Набор демонстрационный волновых явлений

Общие сведения

Набор предназначен для демонстрации основных понятий и закономерностей волновых процессов, изучения распространения и отражения продольных упругих волн, знакомства с такими явлениями как интерференция и дифракция, акустический резонанс и биения звуковых колебаний.

Количество проводимых демонстрационных экспериментов с набором: 14

Состав комплекта

Основной комплект

• Источник волн (генератор двухканальный): 1 штука
• Насадки для источника (динамики): 1 и 5 штук
• Препятствия (экраны): 1 и 5 штук

Дополнительный комплект

• Цифровой датчик звука двухканальный (ЦДЗД): 1 штука (2 микрофона, предназначен для синхронной регистрации осциллограмм звуковых колебаний в двух точках области распространения звуковых волн)
• Соединительный кабель USB: 2 штуки
• Линейка: 4 штуки
• Транспортир: 1 штука
• Программное обеспечение для демонстрационного эксперимента
• Программное обеспечение для моделирования (на флеш-накопителе)
• Методическое пособие на русском языке
• Система хранения: пластиковый контейнер с прозрачной крышкой и ложементами

Программное обеспечение для демонстрационного эксперимента (ПОДД)

Содержание: содержит сценарии проведения экспериментов, посвященных основным понятиям волновых процессов, изучению распространения и отражения продольных упругих волн, знакомству с интерференцией, дифракцией, акустическим резонансом и биениями звуковых колебаний. Сценарии выполняются с использованием цифрового датчика звука двухканального, двух динамиков и сопутствующей оснастки, с управлением генерацией звукового сигнала с помощью компьютера и регистрацией сигналов на нем.

Количество сценариев для проведения экспериментов: 14

Структурирование: сценарии разделены по темам и разделам.

Настройки: каждый сценарий включает оптимальные настройки используемых датчиков и звукового генератора.

Возможности сценариев:

• выполнение всех этапов научного исследования явления: качественные закономерности (быстрее-медленнее, растет-убывает-не зависит), количественные исследования с измерением величин, формированием таблицы наблюдений, построением графика и сопоставлением экспериментальных данных с графиками разных функций

Интерфейс:

• позволяет обучать основным этапам проведения экспериментального исследования
• позволяет проводить с учениками совместные исследования

Окно регистрации:

• представление данных, получаемых от датчика, в виде осциллограммы и в виде столбчатой диаграммы
• механизм изменения масштаба, прокрутки
• вертикальные (одинарные и двойные) маркеры для измерения показаний датчиков в интересующий момент времени и интервалов времени между двумя состояниями датчиков
• горизонтальные маркеры для измерения амплитуды сигнала
• возможность установки и удаления неограниченного числа маркеров

Управление звуковым генератором:

• возможность управления звуковым генератором, используемым в эксперименте
• виды сигнала: синусоидальный, треугольный, прямоугольный, тишина
• смещение фазы сигнала на полупериод
• выбор типа сигнала (непрерывный, прерывистый)
• управление амплитудой, частотой и длительностью сигнала (в случае прерывистого сигнала)

Обработка сигнала:

• автоматическое вычисление амплитуды и частоты сигнала, приходящего на один или несколько чувствительных элементов осциллографического датчика звука
• возможность ввода положения чувствительного элемента

Окно обработки данных:

• одна или несколько таблиц для обработки данных, полученных от датчиков
• занесение экспериментальных данных в таблицу
• заполненные столбцы с исходными данными, характеризующими детали поставляемых установок
• заполнение столбцов данными, перетаскиваемыми из окна регистрации
• таблица содержит разные типы ячеек (экспериментальные данные, константы, вычисляемые значения на основании данных из других ячеек)
• нанесение на график точек, связанных с определенной строкой таблицы
• увеличение изображения чисел и букв в ячейках
• возможность экспорта таблицы во внешний файл и рассылки по локальной сети

Окно с графиком:

• нанесение точек на один или несколько графиков с оптимальным выбором масштаба
• аппроксимация зависимостей графиками аналитических функций из имеющегося набора
• подбор «наилучшего» графика выбранного типа функций методом наименьших квадратов
• совмещение графика подобранной функции с экспериментальной зависимостью
• вывод уравнения подобранной функции на компьютер

Дополнительно:

• вывод в отдельное окно изображения с видеокамеры, подключенной к компьютеру, для детального рассмотрения отдельных элементов, используемых при проведении эксперимента
• вкладки для формирования таблиц, построения графиков на основе сформированных таблиц и изображения, поясняющего суть явления

Программное обеспечение для моделирования (ПОДМ)

Назначение: расчет интерференционной картины при распространении звуковых волн от двух динамиков

Возможности:

• задание координат расположения динамиков
• включение и выключение одного из динамиков
• задание частоты колебаний и скорости распространения звуковых волн
• рассмотрение влияния ослабления интенсивности колебаний при удалении от источников звука

Результаты расчета:

• распределение интенсивности колебаний на рассматриваемой плоской области распространения волн
• графики распределения интенсивности колебаний вдоль одной из координат

Документация: электронное методическое руководство на русском языке, описывающее численные эксперименты, выполненные с помощью данной модели. Содержит примеры расчетов в виде скриншотов, а также задания для выполнения моделирования и сравнения его результатов с экспериментом. ПОДМ и электронное методическое руководство предоставляются на флеш-накопителе.

Методическое пособие на русском языке

Описание экспериментов сопровождается фотографией установки и скриншотами программного обеспечения, показывающими результаты, которые учитель получит в ходе демонстрации.

Производство

Произведено в России. Реестровая запись № 10683782